Устройство стабилизации напряжения питания электропотребителя Советский патент 1987 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к электротехнике и регулированию электрических величин и предназначено для стабилизации напряжения питания на зажимах электропотребителей, в частности телевизоров.

Цель изобретения - повышение КПД устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическа схема блока управления.

Устройство стабилизации напряжения питания злектропотребителя содержит силовой трансформатор 1 с отпайками и обмоткой 2 управления, подключенной к входу выпрямителя 3, основные коммутаторы 4-6, входом подключенные к первому входному выводу 7, причем выход коммутатора 5 соединен с первым выходным вьгеодом 8, выходы коммутаторов 4 и6 - с соответствующими отпайками автотрансформатора 1, вспомогательный коммутатор 9, входом подключенный к соответствующей отпайке 10 автотрансформатора 1, блок 11 управления основными коммутаторами. Крайний вывод 12 автотрансформатора через коммутатор 4 соединен с первым входным выводом 7, второй входной вывод 13 - с вторым выходным выводом 14.

Выход вспомогательного коммутатора 9 соединен с первым выходным вьшо дом 8, его управляющий вход подключен к выходу выпрямителя 3, другой крайний вывод 15 автотрансформатора 1 соединен с вторым выходным вьгаодом 14, а вход блока 11 управления подключен к входным выводам. Между дополнительной отпайкой 16 трансформатора и первым входным вьшодом включен дополнительный основной коммутатор 17.

Блок управления выполнен на трансформаторе, подключенном к входу блока, и задатчике напряжения, который выполнен на пороговых элементах 18 и 19 и полупроводниковых ключах 20 и 21. Входы 22 и 23 ключей и первый входы 24 и 25 пороговых элементов соединены с выходом параметрического стабилизатора 26, вход которого шунтирован фильтром 27 и через первый выпрямитель 28 подключен к выходу первой вторичной обмотки 29 трансформатора.

5

()

5

0

5

0

5

0

5

Вторые входы 30 и 31 пороговых элементов подключены к выходу параметрического стабил;1затора, а выходы пороговых элементов и первого полупроводникового ключа через тиристоры 32-34 соединены с вьшодами для подключения управляющих входов основных коммутаторов 2, 5, 6 и 17, причем выходы пороговых элементов дополнительно через диоды 35 и 36 соединены с входом первого полупроводникового ключа, при этом вход второго полупроводникового ключа через второй выпрямитель 37 подключен к выходу второй вторичной обмотки 38 трансформатора,- а выход второго полупроводникового ключа через цепочки на последовательно включенных диодах 39-42 и резисторах 43-46 соединен с соответствующими управляющими переходами тиристоров.

Управление дополнительным основным коммутатором 17 осуществляется соответствующими аналогичными элементами блока управления - третьим пороговым элементом 47, выходы которого через диоды 48 и 49 соединены с первым входом второго порогового элемента и входом первого полупроводникового ключа. Управляющий переход тиристора 50 через диод 39 и резистор 43 соединен с выходом второго полупроводникового ключа.

Коммутаторы могут быть выполнены на симисторах, оптронах или встречно- параллельно включенных тиристорах. При выполнении коммутаторов на тиристорах их управляющие цепи должны иметь гальваническую развязку, так как другие варианты выполнения схем с тиристорами не возможны из-за влияния секций обмоток автотрансформатора.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение сети равно нулю. Коммутаторы 4-6 и 17 закрыты, задатчик напряжения отключен, а автотрансформатор 1 обесточен, поэтому напряжение на выходе равно нулю. Пороговые элементы 18 и 19, ключи 20 и 21 и тиристоры 32- 34 закрыты.

При включении напряжения сети с выхода трансформатора появляется напряжение с обмоток 38 и 29. Напряжение с выхода обмотки 29 выпрямляется выпрямителем 28, сглаживается

фильтром 27, стабилизируется параметрическим стабилизатором 26 и поступает на входы задатчика напряжения Напряжение с выхода обмотки 38 выпрямляется выпрямителем 37 и поступает на вход 23 транзистора 21, При наличии напряжения сети транзистор 21 закрыт, а при напряжении сети равном нулю, транзистор кратковременно открывается.

При напряжении сети 200-230 В напряжение на входе 24 порогового элемента 18 больше напряжения на входе

30, поэтому работает правая часть по- 15 тора 20, который закрывается. Закрывается и тиристор 34.

При напряжении сети, равном нулю, коммутатор 5 закрьшается, транзистор 21 открывается, по управляющему пе- 2Q реходу тиристора 32 через диод 42 и резистор 46 протекает ток управления. Тиристор 32 открывается. По управляющему переходу коммутатора 4 протекает ток управления, поэтому при

рогового элемента 18. В пороговом элементе 19 работает левая часть, так как напряжение на входе 25 меньше напряжения на входе 31. На вход ключа 20 не поступает запирающий сигнал с выхода пороговых элементов 18 и 19, поэтому транзистор 20 открывается.

При равенстве напряжения сети нулю транзистор 21 открывается и через

диод 41, резистор 45, управляющий пе- 25 напряжении сети, отличном от нуля.

реход тиристора 34 протекает ток управления. Этот, управляющий ток не достаточен для открывания коммутатора 5. Одновременно с этим тиристор 3 открывается и по управляющему переходу коммутатора 5 через транзистор 20 и тиристор 34 протекает ток управления. Коммутатор 5 открьшается, а автотрансформатор 1 и нагрузка подключаются к сети.

При напряжении сети больше нуля транзистор 21 закрывается, но тиристор 34 остается во включенном состоянии за счет тока через его силовой переход. При смене полярности напряжения сети комм татор 5 проводит ток в другом направлении. Автотрансформатор 1 и нагрузка работают. Напряжение сети поступает на автотрансформатор 1 и нагрузку в самый начальный период питающего напряжения, поэтому радиопомехи отсутствуют и не требуется создания сложных фильтров. В этом случае коммутаторы достаточно шунтировать RC-цепочками. Автотрансформатор 1 в данном случае не оказывает влияния на напряжение нагрузки, поэтому устройство характеризуется отсутствием потерь холостого хода трансформатора, т.е. высоким КПД.

Для устранения потерь холостого хода при напряжении сети 200-230 В автотрансформатор 1 должен быть отключен от сети. Для этой цели исполь

зуется коммутатор 9, управляемьпЧ автотрансформатором. Поскольку автотрансформатор 1 отключен от сети, напряжение на его обмотке 2 равно нулю, а коммутатор 9 закрыт. Электропотребитель получает питание от сети. При напряжении сети 230-253 В напряжение на входе 30 становится выше напряжения на входе 2А порогового элемента 18, поэтому открывается левая часть порогового элемента 18, а правая закрывается. Через диод 35 напряжение поступает на вход транзис0

5

0

5

0

5

коммутатор 4 открывается и на вход автотрансформатора 1 поступает напряжение сети. Одновременно с этим напряжением на выходе обмотки 2 от- крьшает коммутатор 9 и нагрузка подключается к выходу автотрансформатора 1. Напряжение на нагрузке 198- 231 В.

При восстановлении напряжения сети левая часть порогового элемента 18 и тиристор 32 закрываются, открывается правая часть, так как напряжение на входе 24 вьше напряжения на входе 30. Транзистор 20 и тиристор 34, а также коммутатор 5 открываются. Нагрузка получает питание от сети. Автотрансформатор 1 отключается, коммутаторы 4 и 9 закрываются.

При напряжении сети 170 200 В напряжение на входе 25 становится выше напряжения на входе 31, поэтому открывается правая часть порогового элемента 19, а левая закрывается. При напряжении сети, равном нулю, на управляющий переход тиристора 33 через резистор 44 и диод 40, а также транзистор 21 поступает ток управления. Открываются тиристор 33 и коммутатор 6, поэтому автотрансформатор 1 подключается к сети, а нагрузка через коммутатор 9 к выходу автотрансформатора 1. Коммутатор 5 закрывается, транзистор 20 также закрывается

за счет поступления на его вход смещения через диод 36. Напряжение на нагрузке 198 - 231 В.

При восстановлении напряжения сети коммутаторы 6 и 9, тиристор 33 закрьшаются, автотрансформатор 1 отключается от сети, открьшаются транзистор 20, тиристор ЗА и коммутатор 5. Нагрузка подключается непосредственно к сети.

Для расширения диапазона контролируемого напряжения сети от 150 до 170 В используются пороговый злемент 47, тиристор 50 и коммутатор 17. Работа порогового элемента 47, тиристора 50 и коммутатора 17 аналогична работе коммутатора 6, но при данном режиме смещение через диоды 48 и 49 поступает на транзистор 20 и пороговый элемент 19. Автотрансформатор 1 в этом режиме подключается к сети через коммутатор 17, а нагрузка через коммутатор 9 - к выходу автотрансформатора 1. Коммутатор 17 открыт. Напряжение на входе нагрузки 198 - 230 В при напряжении сети 150-170 В.

При напряжении сети 170-200 В коммутатор 17 закрывается, а коммутатор 6 открывается. При напряжении сети 200-230 В коммутаторы 6 и 9 закрываются, а коммутатор 5 открьша- ется.

Для увеличения точности стабилизации напряжения на нагрузке и диапазона контролируемого напряжения сети увеличивают число секций автотрансформатора и коммутаторов, при этом смещение с пороговых элементов кроме транзистора 20 должно поступать на нижестоящий пороговый элемент при увеличении напряжения сети от 250 до 270 В и на вышестоящий - при уменьшении напряжения сети ниже 170, 150 rf 130 В. Кроме того, для повьш1ения надежности пороговые элементы могут быть между собой взаимно заблокированы (приводит к удорожанию устройства).

В приведенных схемах пороговые элементы выполнены на дифференциальных усилителях. Они могут быть выполнены на однопереходных транзисторах или их аналогах, триггерах и т.п. Это относится и к ключам 20 и 21. Формула изобретения

1. Устройство стабилизации напряжения питания электропотребителя.

5

0

5

0

5

0

5

0

55

содержащее силовой автотрансформатор с отпайками и обмоткой управления, подключенной к входу выпрямителя, основные коммутаторы, входом подключенные к первому входному выводу, выход одного коммутатора соединен с первым выходным вьшодом, выходы остальных коммутаторов - с соответствующими отпайками автотрансформатора и одним крайним выводом, вспомогательный коммутатор, входом подключенный к соответствующей отпайке автотрансформатора, блок управления основными коммутаторами, причем второй входной вьшод соединен с вторым выходным выводом, отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения КПД, выход вспомогательного коммутатора соединен с первым выводом, его управляющий вход подключен к выходу выпрямителя, другой крайний вьгоод автотрансформатора соединен с вторьм выходньм выводом, а вход блока управления подключен к входным выводам.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок управления выполнен на трансформаторе, подключенном к входу блока и задат- чика напряжения, при этом задатчик напряжения выполнен на пороговых элементах и полупроводниковых ключах, входы ключей и первые входы пороговых элементов соединены с выходом параметрического стабилизатора, вход которого щунтирован фильтром и через первый выпрямитель подключен к выходу первой вторичной обмотки трансформатора, вторые входы пороговых элементов подключены к выходу параметрического стабилизатора, а выходы пороговых элементов и первого полупроводникового ключа через тиристоры соединены с выводами для подключения управляющих входов основных коммутаторов, причем выходы пороговых элементов дополнительно через диоды соединены с входом первого полупроводникового ключа, при этом вход второго полупроводникового ключа через второй выпрямитель подключен к выходу второй вторичной обмотки трансформатора, а выход второго полупроводникового ключа через цепочки на последовательно включенных диодах и резисторах соединен с соответствующими управляющими переходами тиристоров .

3, Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный основной коммутатор, включенный между первым входным выводом и дополй13А33978

нительной отпайкой силового автотрансформатора, причем управляющий вход дополнительного основного коммутатора соединен с соответствующим выходом блока управления.

JU J

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для стабилизации напряжения питания электропотребителей, в частности телевизоров. Цель изобретения - повышение КЦЦ. Цель достигается тем, что вспомогательный коммутатор 9 отключает вход автотрансформатора 1 от первого выходного вьшода 8, который подключается непосредственно к сети через коммутатор 5 при напряжении сети в допустимых пределах 190-230 В. Включение вспомогательного коммутатора 9 осуществляется с помощью обмотки 2 управления через выпрямитель 3. Для контроля напряжения сети при отключенном автотрансформаторе вход блока управления коммутаторами подключается к входным вьшодам 7 и 13. При пониженном напряжении сети работают коммутаторы 6 и 17 совместно с коммутатором 9, а при повышенном - коммутатор 4 совместно с коммутатором 9. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. (Л со 00 00 со 9(а.1